Les montagnes de Pluton sont enneigées, mais pas pour les mêmes raisons que sur Terre

Publié par Redbran le 14/10/2020 à 13:00
Source: CNRS
En 2015, la sonde New Horizons a découvert sur Pluton de spectaculaires montagnes aux sommets couverts de glace, ressemblant de façon frappante aux massifs terrestres. Un tel paysage n'avait jamais été observé ailleurs dans le Système solaire. Mais, alors que sur notre planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne en...) les températures atmosphériques diminuent avec l'altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes géographique et...), sur Pluton (Pluton, dont la désignation officielle est (134340) Pluton, est la deuxième plus grande planète naine connue du système solaire et le 10e plus grand astre connu orbitant le Soleil. Originellement considérée comme la plus...), elles se réchauffent avec l'altitude, à cause du rayonnement solaire (En plus des rayons cosmiques (particules animées d'une vitesse et d'une énergie extrêmement élevées), le Soleil rayonne des ondes électromagnétiques dont le spectre s'étend des ondes décamétriques aux rayons gamma en passant par la...). D'où provient donc cette glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) ?


A gauche, la région de "Cthulhu" près de l'équateur de Pluton et à droite, les Alpes sur Terre. Deux paysages identiques, créés par des processus très différents.
© NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute
© Thomas Pesquet/ESA

Une équipe internationale, menée par des scientifiques du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).), a mené l'enquête. Ils ont d'abord déterminé que cette "neige (La neige est une forme de précipitation, constituée de glace cristallisée et agglomérée en flocons pouvant être ramifiés d'une infinité de...)" des montagnes de Pluton est en réalité faite de glace de méthane (Le méthane est un hydrocarbure de formule brute CH4. C'est le plus simple composé de la famille des alcanes. C'est un gaz que l'on trouve à l'état naturel et qui est produit par des...), un gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un...) présent sous forme de traces (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de certification et de notification basé sur internet sous la responsabilité de la Commission européenne dans le cadre du premier...) dans l'atmosphère de Pluton (L'atmosphère de Pluton fut découverte en 1985, et de nombreuses spécificités ont progressivement été identifiées, bien que la plupart des détails restent encore à confirmer...), à la manière de la vapeur () d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) sur Terre. Ensuite, pour comprendre comment un même paysage (Étymologiquement, le paysage est l'agencement des traits, des caractères, des formes d'un espace limité, d'un « pays ». Portion de l'espace terrestre saisi horizontalement par un observateur, il...) pouvait être produit dans des conditions aussi différentes, ils ont utilisé un modèle du climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une région donnée pendant une période de temps donnée. Il se distingue de la...) de la planète naine (En astronomie, une planète naine est un type d'objet céleste du système solaire, intermédiaire entre une planète et un petit corps.). Celui-ci leur a permis de découvrir qu'en raison de sa dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) particulière, l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) de Pluton est enrichie en méthane gazeux en altitude.

Par conséquent, ce n'est qu'au sommet des montagnes suffisamment hautes pour atteindre cette zone enrichie que l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de pressuriser les cabines des avions et autres...) est assez chargé en méthane pour permettre sa condensation (La condensation est le nom donné au phénomène physique de changement d'état de la matière qui passe d'un état dilué (gaz) à un état condensé (solide ou liquide). On peut expérimenter ce changement d'état en passant lors d'une douche,...). Plus bas, l'air est trop pauvre en méthane pour que la glace puisse se former. Publiés dans Nature Communications, ces travaux pourraient aussi expliquer pourquoi les épais glaciers de méthanes observés ailleurs sur Pluton sont hérissés de spectaculaires crêtes escarpées, à la différence des glaciers d'eau, plats, terriens.


Sur Terre, la neige se condense en altitude, car l'air se dilate lors des mouvements ascendants et donc se refroidit (on perd ainsi 1°C tous les 100 m environ). Sur Pluton, la glace de méthane se forme sur le sommet des montagnes lorsqu'elles sont suffisamment hautes pour atteindre les hautes couches atmosphériques, plus chaudes et enrichies en méthane.
© Tanguy Bertrand et al.

Bibliographie:
Equatorial mountains on Pluto are covered by methane frosts resulting from a unique atmospheric process. Tanguy Bertrand, François Forget, Bernard Schmitt, Oliver White et Will Grundy. Nature Communications, le 13 octobre 2020. DOI:10.1038/s41467-020-18845-3.
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